一种基于位移模式修正的土压力计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于位移模式修正的土压力计算方法，该方法主要是针对经典土压力理论的不足，提供了一种考虑支护结构或挡墙位移的土压力计算方法，包括以下步骤：确定基坑围护或挡墙的剖面参数以及土体物理力学参数；确定支护结构或挡墙的位移模式；假设土压力系数与土体位移呈线性关系，获得距离地面z处的主动土压力公式与被动土压力计算式；分别对基坑围护结构或挡墙的内外侧土压力进行计算，绘制土压力简图。采用本发明专利技术提供的基于位移模式修正的土压力计算方法，可以考虑土体位移对土压力的影响，更为精确、合理地计算土压力的大小，并且公式简单实用，可以便捷地运用于工程计算，排除工程上潜在的风险，具有很好的推广应用价值。

A method for calculating earth pressure based on displacement mode correction

The present invention relates to a method for calculating earth pressure based on displacement mode modification. The method mainly aims at the shortcomings of classical earth pressure theory and provides a method for calculating earth pressure considering the displacement of retaining structure or retaining wall. The method includes the following steps: determining the sectional parameters of retaining wall or retaining wall of foundation pit and the physical and mechanical parameters of soil mass. Assuming that the earth pressure coefficient is linear with the soil displacement, the active earth pressure formula and the passive earth pressure formula at z are obtained. The soil pressure inside and outside the retaining wall of the foundation pit is calculated and the earth pressure diagram is drawn. The earth pressure calculation method based on the displacement mode correction provided by the invention can consider the influence of the soil displacement on the earth pressure, more accurately and reasonably calculate the magnitude of the earth pressure, and the formula is simple and practical, can be conveniently applied to the engineering calculation, eliminating the potential risks in the engineering, and has good popularization. Use value.

【技术实现步骤摘要】
一种基于位移模式修正的土压力计算方法
本专利技术涉及土建工程
，特别是涉及一种基于位移模式修正的土压力计算方法。
技术介绍
目前，在基坑支护工程的设计计算中，支护结构(也称基坑围护)或者挡墙上的土压力常规地一般采用经典土压力理论进行计算，但经典土压力理论无法考虑位移对土压力的影响。经典土压力法在进行支护结构上土压力的计算时假定支护结构前后的土体均达到极限平衡状态，导致计算得到的土压力均为线性分布，主动土压力偏小，被动土压力偏大，与实际工程的非线性土压力分布有明显的差距。实际工程中支护结构的容许位移通常较小，支护结构前后的土体大多将处于非极限状态，土压力的大小与支护结构的位移关系密切。综上所述，建立基于位移模式修正的土压力计算方法，获得与实际情况接近的土压力计算结果，是亟待解决的工程技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于位移模式修正的土压力计算方法。为此，本专利技术的技术方案如下：一种基于位移模式修正的土压力计算方法，包括以下步骤：S1：确定基坑围护或挡墙的剖面参数以及土体物理力学参数；所述基坑围护或挡墙的剖面参数包括基坑的开挖深度h；所述土体物理力学参数包括土的容重γ，内摩擦角基坑围护或挡墙与土体的外摩擦角δ；S2：确定基坑围护或挡墙的位移模式；S3：假设土压力系数与土体位移呈线性关系，可获得距离地面z处对应任一土体位移的主动土压力计算式为：式中：s为基坑围护或挡墙高度范围内任一处的土体位移；sa为土体达到主动土压力时的位移，sa取0.001～0.005L；L为基坑围护或挡墙度；Ka为库伦土压力理论侧向主动土压力系数：K0为静止土压力系数：S4：假设土压力系数与土体位移呈线性关系，可获得距离地面z处对应任一土体位移的被动土压力计算式为：式中：sp为土体达到被动土压力时的位移，对基坑围护sp取0.01～0.05(L-h)，对挡墙sp取0.01～0.05h；；K’p为考虑土压力非线性分布的修正被动极限土压力系数：K′p＝-2K0+3Kp；Kp为库伦土压力理论侧向被动土压力系数：S5：根据S3及S4的公式对基坑围护或挡墙的内外侧土压力进行计算，绘制土压力简图。所述土体为无黏性土，土体表面水平，且无上覆荷载。本专利技术的有益效果是，采用本专利技术提供的基于位移模式修正的土压力计算方法，可以考虑土体位移对土压力的影响，更为精确、合理地计算土压力的大小，并且公式简单实用，可以便捷地运用于工程计算，排除工程上潜在的风险，具有很好的推广应用价值。附图说明图1是本专利技术的基于位移修正的土压力计算方法的流程示意图；图2是基坑围护结构的线性位移模式图；图3是本专利技术应用于主动土压力计算的结果图；图4是本专利技术应用于被动土压力计算的结果图；图5是本专利技术应用于支护结构土压力计算图；图中：1为地面，2为支护结构的位移模式，3为基坑底面，4为支护结构。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请参阅图1，本专利技术一实施例提供的基于位移模式修正的土压力计算方法包括：S1：确定基坑围护或挡墙的剖面参数以及土体物理力学参数；所述基坑围护或挡墙的剖面参数包括基坑的开挖深度h；所述土体物理力学参数包括土的容重γ，内摩擦角基坑围护或挡墙与土体的外摩擦角δ；S2：确定基坑围护或挡墙的位移模式；S3：假设土压力系数与土体位移呈线性关系，可获得距离地面z处对应任一土体位移的主动土压力计算式为：式中：s为基坑围护或挡墙高度范围内任一处的土体位移；sa为土体达到主动土压力时的位移，sa取0.001～0.005L；L为基坑围护或挡墙度；Ka为库伦土压力理论侧向主动土压力系数：K0为静止土压力系数：S4：假设土压力系数与土体位移呈线性关系，可获得距离地面z处对应任一土体位移的被动土压力计算式为：式中：sp为土体达到被动土压力时的位移，对基坑围护sp取0.01～0.05(L-h)，对挡墙sp取0.01～0.05h；；K’p为考虑土压力非线性分布的修正被动极限土压力系数：Kp′＝-2K0+3Kp；Kp为库伦土压力理论侧向被动土压力系数：S5：根据S3及S4的公式对基坑围护或挡墙的内外侧土压力进行计算，绘制土压力简图。其中，所述土体为无黏性土，土体表面水平，且无上覆荷载。为了对比说明，采用现有技术的绕墙体转动模式下的模型试验土压力结果与本专利技术的计算结果进行对比。主动土压力模型试验当中，挡土墙高度h＝0.96m，重度γ＝15.4kN/m3，内摩擦角墙背与填土间的摩擦角δ＝17°。被动土压力模型试验当中，h＝0.45m，γ＝15.5kN/m3，δ＝19.2°。主动、被动极限状态的土体位移sa、sp根据试验数据取sa＝0.002h，sp＝0.05h。通过下式对距离地面z处挡墙高度范围内的主动土压力与被动土压力分别进行计算：可以得到主动、被动土压力的本专利技术计算结果和传统Coulomb理论以及试验实测数据的对比分别如图3,4所示。可见，与Coulomb土压力理论解相比，本专利技术提出的基于位移修正的土压力计算方法由于考虑了墙体的位移，可较准确地反应主动土压力与被动土压力的非线性分布以及土压力的大小，计算结果与模型试验结果更为接近。下面以一详细例子进行说明：某基坑地面1标高为0，基坑底面标高3为－6.0m，即可得开挖深度为6m。支护结构4长度为10.4m，支护结构的位移模式如图2所示，最大位移为5cm，位于桩顶。土体参数如表1所示：表1土体参数将上述参数代入通过对距离地面z处挡墙高度范围内的主动土压力与被动土压力分别进行计算：可以得到支护结构上的土压力分布如图4所示。可以看到采用本专利技术提供的支护结构上主动土压力与被动土压力沿支护结构深度呈非线性分布。请参阅图5，由于支护结构的容许位移值远小于被动极限状态所需的位移，因此被动土压力合力远小于极限状态理论计算结果。说明考虑位移的土压力修正是十分必要的。以上所述实施例仅表达了本专利技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本专利技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。因此，本专利技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于位移模式修正的土压力计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：确定基坑围护或挡墙的剖面参数以及土体物理力学参数；所述基坑围护或挡墙的剖面参数包括基坑或挡墙的开挖深度h；所述土体物理力学参数包括土的容重γ，内摩擦角

【技术特征摘要】
1.一种基于位移模式修正的土压力计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：确定基坑围护或挡墙的剖面参数以及土体物理力学参数；所述基坑围护或挡墙的剖面参数包括基坑或挡墙的开挖深度h；所述土体物理力学参数包括土的容重γ，内摩擦角基坑围护或挡墙与土体的外摩擦角δ；S2：确定基坑围护或挡墙的位移模式；S3：假设土压力系数与土体位移呈线性关系，可获得距离地面z处对应任一土体位移的主动土压力计算式为：式中：s为基坑围护或挡墙高度范围内任一处的土体位移；sa为土体达到主动土压力时的位移，sa取0.001～0.005L；L为基坑围护或挡墙长度；Ka为库伦土压力理论侧向主动土...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐长节，郭生根，范晓真，武思宇，刘兴旺，罗文俊，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西,36